小學信息技術編程教學對學生思維能力發展的影響

【摘要】近幾年，隨著人工智能的快速發展，培養并提升學生的計算性思維能力已經成為小學階段信息技術課程教學中的關鍵點。所謂計算性思維，是指運用計算機分析、解決問題的一種思維體系，直接決定了學生的計算機能力。在小學信息技術編程教學中，教師要注重對學生計算思維能力的培養與提升，為學生今后解決計算機問題、適應智能化時代的發展打下良好的基礎。

【關鍵詞】小學信息技術;編程教學;思維能力

作者簡介：符曉蕾（1993—），女，江蘇省南通市南通高新區小學。

在小學階段，教師越來越重視核心素養對于教學效果的影響。就小學信息技術而言，計算性思維能力是核心素養的關鍵構成，這就需要小學信息技術教師把培養并增強學生的計算性思維能力當作最為關鍵的教學任務與目標，并將其全方位地貫徹落實到具體的信息技術教學中。而編程教學是小學信息技術中不可或缺的內容，在核心素養的指導下，教師可以把編程教學作為渠道，進行更為高效、科學的信息技術教學，讓小學學生的計算性思維能力得到最大程度的發展。

一、編程教學在小學信息技術教學中的應用優勢

（一）促進學生的智力發展，培養學生抽象思維

在小學信息技術的課程教學內容中，納入編程教學，能夠促進學生的心智發展，培養學生的抽象思維能力。小學階段的學生，由于其年齡特征，一般都精力充沛，求知欲旺盛，對于未知的事物都抱著強烈的好奇心。同時，這個階段的學生思維都較活躍，學習知識的速度非常快。學生在學習小學信息技術時，對編程教學常常具有很濃厚的興趣，在其創編的過程中也總是樂此不疲。將編程應用進信息技術教學，能夠讓學生通過編程活動的任務規劃、測試程序搭建等，促進學生的思維從具象逐步過渡到抽象，讓小學生的心智得以健康發展。

（二）通過編程實踐，提高學生解決問題的能力

小學生在編程學習的過程中，會進行項目創建，而在項目創建的過程中，會學到實施方案、角色分析、項目規劃、解決方案、程序搭建調試等知識。而通過這些相關的項目創建知識，可以促進學生對編程知識的進一步理解，讓學生能夠更為靈活地運用文本、圖片、音頻以及動畫管理等不同的素材格式，同時還能讓學生掌握各種素材的搭配。此外，在編程的教學課堂上，學生還可以學習到代碼的運用和調試，在運用各種指令對其實施修改的期間，學生會不斷地發現問題，然后再去分析、解決問題，此過程有效提高了學生解決問題的能力。

（三）培養學生的創新性能力，增強其邏輯性思維

在小學階段的信息技術課程中融入編程教學，可以讓學生學會思考、設計，然后創造出具有個人特色的作品，從而促進學生形成創造性思維。編程教學并非想要把學生培養成一個程序員，其更多的是在培養學生的思維能力。通過趣味性的編程教學，能夠讓學生脫離于傳統的教學方式，遠離枯燥乏味的課堂學習。學生在編程的設計課程中，可以感受到其生動的界面和可視化環境，從而提高學習興趣。同時，編程教學還可以鍛煉學生的邏輯性思維能力，讓學生處理問題時做到條理清晰。

二、編程教學在小學信息技術教學中的應用策略

（一）設計趣味性游戲，增強邏輯性思維能力

邏輯思維是計算思維的重要前提，只有當學生擁有良好的邏輯性思維，才能更好地解決遇到的計算機問題。在小學信息技術的教學中，教師要將培養學生的邏輯性思維作為前提展開教學，充分利用小學生喜愛游戲的心理，借助玩游戲寓教于樂，更好地培養學生的邏輯思維能力。

在講解編程案例時，教師需要緊抓編程教學有關的規律進行教學，借助體驗式游戲、編寫式游戲、展示式游戲、拓展式游戲等，使得學生能夠于玩中學、于做中練，在玩游戲的過程中找出并處理各類問題，夯實相應的編程基礎，開拓邏輯性思維。以編程案例“小貓出題”為例，教師可以設定“小貓搶紅包”這一主題，為了能夠吸引到更多學生的注意力，激發他們對于編程學習的欲望，可以讓學生先上手試玩并進行比拼。接著再引導學生分成小組進行分析、討論和研究，圍繞“在小貓觸碰到了紅包后，紅包需要消失”“小貓要有錢包才能裝好搶到的錢”“紅包不可以太快地出現下落，否則小貓會無法觸碰到紅包”等問題展開探討[1]。學生們踴躍地表達自己的觀點與看法，并借助程序設計、流程圖整理以展現小組的思路，為之后的游戲編程做好鋪墊。

接著，教師需要引導學生確定游戲編寫的各項任務。對于條件分支判斷而言，教師可以先輔助學生看一看各類流程圖，并告訴學生在游戲處于判斷的情況下，參照判斷所獲得的結果，程序會出現不同的走向;再告訴學生判斷的有關條件和程序設計語言中的各類表達模式，學生在掌握了條件分支結構有關的方式后，寫程序就更為容易。最后，教師可以提出問題：“大家認為游戲還有那些需要改進的地方呢？”激勵學生說出自己認為的改進方式。有的學生說：“可以增多各類面值的紅包”，還有的學生說：“可以在紅包中增加炸彈，如果小貓不小心觸碰到了炸彈，就會失去一部分的錢”。教師把編程思想融入游戲玩樂，使得學生按照教師的引導進行編程的思考與修改，感受到各式各樣的編程思想，體驗不同的編程方法，不僅可以幫助學生處理更多遇到的問題，還能增強學生的邏輯性思維能力，為計算思維能力的培養打下堅實基礎。

（二）構建小組合作學習，增強計算性思維能力

小組合作學習的目的是讓學生在小組中全方位地發揮出協作與配合精神，與其他小組成員一同完成各項學習目標。在小學信息技術編程教學中，教師可以激勵學生在獨立思考的前提下，與組員一同進行協作、配合，養成更為良好的編程習慣，提升自己在計算、推理等方面的能力。

例如，在教學編程案例“神奇的小海龜”時，教師可以讓學生按照興趣分成小組，之后再引導學生：“大家覺得小海龜可以畫出哪些圖形呢？”部分學生回答：“正方形、橢圓形。”還有些學生會答：“長方形、平行四邊形。”接著，教師需要告訴學生怎樣分析并研究各類圖形，還需要指導學生掌握“右轉”“前進”“左轉”“后退”等有關命令操作。各個小組在學習期間，可以一同為圖形中的四個頂點命名以進行區分，并找出小海龜總體的前進路線，思考需要由哪一頂點進行起筆，并按怎樣的順序通過其他的頂點，再將每一條線的操作指令標在邊上，以便更好地熟悉路線。基于此，教師再讓學生幫助小海龜在每個頂點畫出旗幟。此時，又出現了“讓小海龜畫出旗桿需要應用哪類操作”“哪類命令能夠簡化各項操作，提升小海龜畫出旗幟的速度”等問題。在學生分析、處理完這些問題后，教師還可以引導學生找出更多有關的問題，以此循序漸進，全方位地發揮出小組所具有的各項優勢，分析處理更多的問題，增強學生的計算性思維能力。

（三）繪制編程流程圖，梳理跳轉與執行順序

流程圖的繪制是為了輔助學生掌握更多的程序，并對各類編程思路進行梳理。為此，教師可以幫助學生先對流程圖進行理解，特別是梳理程序中出現的各項執行與跳轉順序。對小學階段的學生而言，在程序多次出現重復、迭代或條件判斷后，許多學生的思路很容易會被打亂。對此，教師需要更為關注流程圖繪制的規范化，在各類流程圖中，箭頭指代執行總體的順序、方向，菱形代表各類條件判斷，矩形代表需要執行的各項指令，而圓角矩形代表開始或結束，等等。教師要把這類流程圖中所有的跳轉指令構建至Scratch，幫助學生理清編程思路。

例如，“穿越迷宮”這一編程案例具有許多子需求，像是“假如小貓觸碰到鼠標就會伴隨鼠標進行移動”“假如小貓觸碰到黑線就會返回至起點”等。在進行學習的時候，學生可以借助Scratch更為順利地構建各類條件判斷語句，但是，若學生不小心把“如果”語句拼至綠旗啟動的下方，此時各項程序的功能就無法得到執行。出現這類問題的原因是學生對程序執行的有關順序沒有完全掌握，因而教師要借助流程圖輔助學生檢測各項程序執行的順序是否正確有效，以此幫助學生回歸到正確的執行順序上，順利完成編程任務。在各類流程圖中，重復執行中的回指箭頭可以輔助學生的認知，因此，在編寫編程腳本時，若把語句放到重復執行中，流程圖就能夠全方位地發揮出“一圖勝千言”的作用。

（四）基于現有編程基礎，提升計算性思維能力

需求分析能夠引導學生對各類問題進行研究、分析，在小學信息技術的編程教學中，就需要教師做到對學生現有的各項編程基礎知識進行提問，并在程序功能的分析、研究和表達上進行引導，使學生能夠應用特定的句式進行功能表述，盡量簡化各項語言表

述[2]。比如，在教學“繪制角色”這一編程案例時，為了輔助學生表述出各項設置需要實現的目的，教師可以說：“某一角色在舞臺中持續性地進行移動”，并借助“哪一角色在干什么”這一句式輔助學生進行研究，學生大多都會答道：“蝴蝶在飛舞。”為了凸顯出重復執行，教師需要再一次對學生進行引導，讓學生重復說出“飛舞”，再進行自主歸納。教師需要依據學生現有的各項能力，引導學生試著對綠旗進行點擊，并不斷重復點擊的動作，指出其中復制的原理。如此，學生就更容易理解到重復執行的有關原理，掌握到有限、永久方面的重復執行，同時也增強了學生的計算性思維能力。

（五）促進多個學科融合，開拓計算性思維知識

由于每個小學生的生活環境及家庭教育間存在著較大的差異，所以其積累的生活經驗也大不相同。若單純地對所有的學生開展編程語言教學，恐怕難以讓學生了解到更多的知識，因此，教師需要設計出多個互動環節，開展學科融合，讓學生能夠在自主學習或合作探究中，了解到更多學科的知識，開拓學生的知識面從而鍛煉學生的計算性思維能力。

例如，教師可以將編程語言教學與藝術創作進行結合，先引導學生觀察藝術作品的繪制過程，在學生熟悉了繪制方法和技巧的基礎上，讓學生通過編寫程序，繪制出自己獨具創意的藝術作品。如此，學生會意識到編程語言不只是抽象的模型，還能夠通過邏輯控制，展現出無窮的創造力;再如，教師可以把編程語言教學與語文學科進行結合，通過編寫程序，實現對文本的快速分析與研究，以便學生從文本中獲取到更多的知識;將編程語言教學與數學學科進行融合，學生能夠通過編寫程序解決、驗證更多的數學問題，在概率及統計模型等典型數學問題中，應用編程語言，快速地獲取解答方式，從而理解較為深奧、難懂的數學概念，更好地學習數學;把編程語言教學與科學學科進行融合，通過編寫程序，學生可以模擬出自由落體等一系列十分有趣的科學實驗，學習到更多的科學知識，不斷拓寬知識面，收獲更為理想的學習質量與效果。

綜上所述，小學學生計算性思維能力的培養與增強需要較長的時間，這就需要教師在進行編程教學時對此更為重視，為學生構建真實、趣味和有意義的情境，讓學生能夠在各類活動的開展中對編程形成更多的認知，逐步學會應用計算機語言進行表達，并應用編程方式與思想處理各個學科中遇到的問題，最終提升學生的計算性思維能力，為學生綜合素質的培養奠定基礎。

【參考文獻】

[1]唐濤，桂秋艷.跳出編程說計算，習得技能育思維：例談小學信息技術非編程課中滲透計算思維策略[J].中國信息技術教育，2020（21）：46-48.

[2]劉麗娟.項目式學習在小學信息技術教學中的應用：以Scraino“一起去尋寶”一課為例[J].中小學信息技術教育，2021（1）：59-61.